高中地理人教版（2019）必修一大气的组成和垂直分层教案

必修第一册教案

第二章地球上的大气

2.1大气的组成和垂直分层

知能素养对标

必备知识学科能力学科素养学考对高考对高考考向

标标

学习理解能综合思维

【考查内容】

力地理实践

分析大气成

观察和记忆力

大气的组成水平1水平3分组成对人类活

比较和关联人地协调

动和自然地理环

概括和归纳观

境的影响，以及

应用实践能

人类活动对大气

力

成分的影响。理

解释和实践

综合思维解大气垂直各层

计算和技能

大气的垂直区域认知的特点及其与人

综合和推论水平2水平3

分层人地协调类活动的关系。

迁移创新能

观【考查题型】

力

选择题

迁移和探究

第一部分：本节教材解析一走近学科素养

【必备知识一：大气的组成】

地理事实

1.低层大气的组成

低层大气是由干洁空气、水汽和杂质组成的。

2.低层大气主要组成成分的作用

(1)干洁空气

①主要组成及其含量(体积分数)：氮气(78%)、氧气(21%)、氧气(0.93%),二

氧化碳、臭氧等含量很少。

②作用：氧是人类和其他生物维持生命活动所必需的物质；氮是地球上生物

体的基本元素;二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料,另外,它吸收地

面辐射的能力强,使气温升高;臭氧能吸收太阳光中的紫外线，使大气增温，同时

能够减少到达地面的紫外线,对生物具有保护作用。

(2)水汽和杂质

大气中的水汽和杂质含量很少,却是影响天气变化的重要因素。水的相变,

产生云、雨、雾、雪等一系列天气现象，同时伴随着热量的吸收和释放,直接影

响地面和大气的温度。大气中的杂质作为凝结核,是成云致雨的必要条件

2.人类活动对大气成分的影响

大气各组成成分的含量并不是一成不变的。人类活动会影响大气的成分和含

量,产生大气污染,对生态系统和人类生存造成不利影响。

核心概念

低层大气:指的是海拔在25千米以下的地球大气层,包括对流层和平流层中

下部。低层大气所含空气占整个地球大气层80%以上，对天气和气候有直接的影

响。

【必备知识二：大气的垂直分层】

地理事实

1.划分依据

大气垂直方向上的温度、密度及运动状况的差异。

2.分层

(1)对流层

①高度范围:低纬地区为17-18千米;中纬地区为10-12千米;高纬地区为

8-9千米。

②主要特点及其成因:a.气温随高度的增加而降低(海拔每升高100米,气温

大约降低0.6℃)一地面是对流层大气的直接热源。b.空气对流运动显著一该层

大气上冷下热。c.天气现象复杂多变一几乎全部的水汽、杂质集中在该层，对流

运动易成云致雨。

③与人类的关系:人类生活在对流层底部,对流层与人类关系最为密切。

(2)平流层

①高度范围：自对流层顶部至50-55千米高空。

②主要特点及其成因:a.下层气温随高度变化很小,但是在30千米以上气温

随高度增加而迅速上升一该层中的臭氧吸收大量太阳紫外线增温。b.以平流运

动为主一该层大气上热下冷,大气稳定。C.天气晴朗,无云无雨，能见度好一水

汽、杂质少。

③与人类的关系:人类生存环境的天然屏障,利于航空飞行。

(3)高层大气

①高度范围:从平流层顶部到3000千米的高空。

②主要特点及其成因：气温随高度增加先降低后增加；大气密度很小，在

2000-3000千米的高空,大气的密度已经与星际空间的密度非常接近一距离地

面远，受引力作用小。

③与人类的关系：80-500千米有若干电离层，电离层能反射短波无线电波,

对无线电通信有重要作用。

核心概念

电离:或称电离作用、离子化，指在(物理性的)能量作用下,原子、分子形成

离子的过程。

第二部分：本节典例设计一落实学科素养

【本节内容分析】

本节内容与后面的大气热力状况、大气运动以及许多天气、气候气象知识都

有直接联系,如:臭氧对紫外线的吸收、二氧化碳的保温作用、人类活动对大气

的影响等。本节教学可以适当延伸知识和联系实际，为后面几节课的教学做铺

垫。

大气的组成这部分可以将大气的作用适当的延伸与大气热力作用相联系。

大气的垂直分层这部分是教材的重点难点,知识前后因果关系密切,如大气

成分与大气温度的垂直变化密切相关、大气温度的垂直变化与大气运动的联系、

大气运动与天气变化状况的关系、天气变化与人类活动的关系等。

本节包含的核心知识和体现的学科核心素养如下：

核综合思维核

心1.大气的组成；区域认知心

知2.大气的垂直分层人地协调观素

识地理实践力养

【学情整体分析】

本节抽象内容较多。一方面,学生对于本节有一定的知识基础,如绿色植物的

光合作用、电离层对无线电通信的作用等。另一方面，经过本节学习能提高学生

的分析、推理能力。同时，设置一些与日常生活联系紧密的问题,启发学生思考

分析，培养学生自我获取知识的能力,提高学生参与意识、主体意识、创新意识,

体现学生主体地位。

指导学生进行归纳总结。地理事象之间的规律，往往通过分析比较得出。学

生学会对地理事象进行归纳总结,会大大提高他们的理解能力、逻辑思维能力。

指导学生掌握识图、读图和分析地图的方法。本节许多知识都隐含于大气的

垂直分层图中,如大气各层的人类活动、地理现象等,本节可用多媒体和设问帮

助理解和记忆。

【教学活动准备】

实践活动设计

活动名称:探究大气的垂直分层。

活动目标:明确大气垂直分层中每一层的特征。

活动准备:查阅书籍、报刊等相关资料,了解大气垂直分层中每一层的温度、

密度、天气现象特征。

任务专题设计

任务一大气的组成

活动大气的组成

任务二大气的垂直分层

活动1对流层活动2平流层活动3高层大气

教学目标设计

1.了解干洁空气、水汽与尘埃在大气中的作用。

2.理解各层的气温变化、气流运动、天气状况等主要特征以及对人类活动的影

响。

3.理解大气的存在对人类活动的影响，尤其是对流层、平流层、电离层与人类活

动的关系,树立人类与环境相互协调的观念与意识。

教学策略设计

本节课以鲍姆加特纳高空跳伞的经历为情境，由此引出两个探究问题,引导

学生通过自主探究、合作学习等方法解决问题。结合实际生活分析地理原理，培

养地理学科核心素养,践行人地协调观。

教学方法建议

讲授教学法、问题教学法、探究教学法

教学重点难点

重点：说明大气的组成和垂直分层，及其与人类生产和生活的联系。

难点：分析大气的组成和垂直分层与人类活动的联系。

教学材料准备

1.视频、图片等教学材料（如大气垂直分层示意图）。

2.多媒体教学设备。

【教学活动设计】（课时建议：1课时）

教学导入

教师组织学生阅读教材P28鲍姆加特纳39千米高空跳伞资料,思考并回答下

列问题。

（设计意图）“坠落人”这一案例具有新颖性,能够吸引学生的注意力，提高其学

习兴趣;利用学生本能的探索求知欲促使其尽快进入学习状态，激发学生认识、

探究大气层的组成和垂直分层的积极性。

【多媒体展示］（问题探究）鲍姆加特纳39千米高空跳伞

1.39千米高空的大气与地面大气有哪些不同？

2.鲍姆加特纳为什么需要配备特制宇航服？

学生1:39千米高空的大气与地面大气相比，应该太阳辐射强、氧气含量少、

温度很低。

学生2:因为39千米高空温度低、氧气稀薄,所以鲍姆加特纳必需配备特制

的宇航服。

教师:不同高度,其大气环境特征不同。特质的宇航服会给跳伞者起到保护作

用，以适应不同高度的大气环境。为了进一步解答困惑，今天就让我们一起来学

习一大气的组成和垂直分层。

教学精讲

♦任务一：大气的组成♦

活动大气的组成

教师:组织学生阅读教材P28-29大气组成的内容，结合下列思考问题完成

表格内容的填写。

（先学后教）教师借助“坠落人”的情境，组织学生结合大气组成成分的相关问

题,阅读教材,提取本知识点的相关知识。

【多媒体展示】（问题探究）大气的组成成分及其作用

L大气的组成成分有哪些？

2.大气的各组成成分具备怎样的作用？

大气组成成分主要作用

学生1：大气的主要成分是水汽、杂质和干洁空气。

学生2:干洁空气又包括氮气、氧气、二氧化碳、氨气等物质

学生3:氧气是人类和其他生物维持生命活动所必需的物质;氮是地球上生

物体的基本元素;二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料。

学生4:大气中的水汽和杂质,是成云致雨的必要条件

（自主学习）学生根据教师设定的空白表格以及问题提示，自主阅读教材，掌握

大气的组成成分及其作用的知识内容。

教师总结:大气是混合物，由干洁空气、固体杂质和水汽等组成。干洁空气又

是由各种气体组成，其中，氮气和氧气是主要的组成成分,约占总体积的99%O大

气中的每一种成分,都有其特定的作用,我们通过完善表格内容来梳理一下。

（概括和归纳能力）学生按照教师提供的空白表格,从组成成分、含量和作用三

个方面来概括和归纳大气的组成。

【多媒体展示】（重点知识）大气的组成成分及其作用

主要含量作用

组成

成分

氧25千米以下的干洁空气中，氧是人类和其他生物维持生命活动所必

气二者合占总体积的99%,其需的物质

氮中氮气占大气的78%,氧气

氮是地球生物体的基本元素

气占大气的21%

干

是绿色植物进行光合作用的基本原料；

洁

氧对地面起保温作用

空含量很少

化

气

碳

大量吸收紫外线,其形成的臭氧层使地球

臭

含量很少上的生物免受过多紫外线的伤害,臭氧还

氧

可杀菌治病

水的相变，产生云、雨、雾、雪等一系列

水汽含量很少

天气现象;直接影响地面和大气的温度

杂质含量很少作为凝结核,是成云致雨的必要条件

教^用：了解了大气的组成成分及其作用，那么，大家想一下,大气的组成成分

是否是一成不变的呢？

学生1:不是,人类活动会改变大气的成分及其含量。

学生2:人类生产生活排放的污染物进入大气,就会改变大气的成分和含量,

甚至会产生大气污染。

教师:是的,人类与大气的关系十分密切,人们的生存生活都离不开大气，同

时也在通过生活生产活动，时刻影响着大气环境,改变着大气的组成成分和含量,

甚至造成一些环境问题,如全球变暖、臭氧层空洞等。

（设计意图）教师通过表格设问的形式,组织学生自主学习大气的组成成分及其

作用，培养学生的迁移和探究能力、概括和归纳能力。

♦任务二：大气的垂直分层♦

教师:地球上的大气,从地面向上,可以延伸到数千千米高空。不同的高度，

其大气环境存在一定的差异性。根据大气的温度、运动状况和密度，大气自下而

上可以划分为对流层、平流层和高层大气。接下来，我们就依次来学习这三个分

层。教师展示大气的垂直分层示意图。

（整体设计、分步落实）教师总述大气的垂直分层一对流层、平流层和高层大

气,并展示示意图,分活动逐一讲述其相关的特征。

【多媒体展示】（地理图表）大气的垂直分层示意

活动1对流层

教师:在大气的垂直分层中,对流层处在大气圈的最底部,集中了大气圈质量

的3/4和几乎全部的水汽、杂质，大气中的污染物也多集中在这一层。那么，在

这一层中，大气的温度、运动状态和密度具有怎样的特征呢?请同学们阅读教材

P32对流层部分的内容,回答问题。

学生1：对流层大气的温度,随高度的升高而递减。

学生2:对流层大气的运动状态是上下对流。

学生3:相比较于平流层和高层大气,对流层的大气密度最大。

教师:同学们回答的这几点都是正确的。那么，除此之外，对流层还具有怎样

的特点？

学生1：不同纬度,对流层的高度不同，低纬度地区高达17-18km,高纬度地区

仅为8-9kmo

学生2:对流层内，天气现象复杂多变，云、雨、雾、雪等天气现象都发生在

这一层。

教师总结:人类生活在对流层的底部，对流层的特征与人类的关系最为密切。

（自主学习）学生根据教师提供的角度一温度、大气运动状态和密度，仔细阅读

教材，自行概括和归纳对流层大气的特征。

【多媒体展示】（重点知识）对流层

1.分布:低纬度地区为17-18km,中纬度地区为10-12km,高纬度地区仅为8-9kmo

2.特征及其成因：

（1）气温随高度的增加而降低（海拔每升高100米,气温大约降低06℃）一地面是

对流层大气的直接热源。

（2）空气对流运动显著该层大气上冷下热。

（3）天气现象复杂多变一几乎全部的水汽、杂质集中在该层,对流运动易成云致

雨。

（设计意图）从分布、特征及其成因的角度学习对流层大气的特征，明确对流层

大气分布高度的影响因素,掌握其对人类活动的影响。

活动2平流层

教师:了解了对流层的相关知识,我们再来学习一下平流层的知识。教师组织

学生阅读教材P32平流层的知识,回答下列问题。

【多媒体展示］（问题探究）平流层

1.平流层的高度范围是多少？

2.平流层具有怎样的气温变化规律?其形成原因是什么？

3.平流层空气运动是怎样的?对人类活动有怎样的影响？

（设情境巧激趣）教师展示平流层大气的壮阔景象,对比其下层翻滚的云海,激

发学生的学习兴趣,调动其探究平流层特征的积极性。

学生1：平流层的高度范围是自对流层顶部至50-55kmo

学生2:平流层的下层气温随高度变化很小,30km以上气温随高度增加而迅

速上升。因为该层气温基本上不受地面影响,而臭氧层大量吸收紫外线而增温。

学生3:平流层空气以平流为主,大气稳定,此外，固体杂质少,能见度高,非

常利于航空飞行。

教师总结：同学们的回答很好,此外,遗漏了一点，那就是臭氧的作用。在

22-27km范围内，臭氧含量达到最大值,形成臭氧层。臭氧层大量吸收紫外线，使

地球上的生命免受过多紫外线的伤害,被称为“地球生命的保护伞”。

（设计意图）对比对流层的特征，对于平流层的学习，仍然从分布高度、主要特

征及其成因角度来学习，掌握平流层大气对人类活动的影响。

【多媒体展示】（重点知识）平流层

1.分布：自对流层顶部至50-55千米高空。

2.主要特点及其成因：

（D下层气温随高度变化很小,但是在30千米以上,气温随高度增加而迅速上升

一该层中的臭氧吸收大量太阳紫外线增温。

（2）以水平运动为主一该层大气上热下冷,大气稳定。利于航空飞行。

（3）天气晴朗，无云无雨，能见度好水汽、杂质少。利于航空飞行。

活动3高层大气

教师:大气垂直分层的前两个分层,我们已经学习结束。接下来,我们来学习

一下最后一个分层一高层大气。高层大气位于平流层以上,是地球大气的最外

层。那么，高层大气又具有怎样的特征呢？

（少教精教）依托于对流层和平流层内容的学习，教师将课堂的主动权交给学生,

充分发挥学生的自主学习能力,掌握高层大气的特征。

教师组织学生阅读教材P33高层大气的相关内容,类比对流层、平流层的特

征寻找高层大气的特征。

学生1：自平流层顶部开始,气温下降;随高度增加,大气吸收大量的紫外线，

温度又持续上升。

学生2:在高层大气的80-120km高空,能够看到流星。

学生3:在高层大气中,存在一个电离层,能够反射无线电短波。

学生4:高层大气稀薄,密度很小,尤其是在高层大气的顶部,2000—3000km

的高空,大气的密度已经与星际空间的密度非常接近。

（比较和关联能力）对比对流层和平流层的大气分布高度、运动状态和温度变

化,掌握高层大气的特征及其成因。

教师总结:高层大气的气温特征是先降低后增加,大气密度很小,部分大气存

在散逸现象;在80-500km的高空,存在若干电离层,能够反射无线电短波,对通信

有重要作用。

【多媒体展示】(重点知识)高层大气

1.分布:从平流层顶部到3000千米的高空。

2.主要特点及其成因：

(1)气温随高度增加先降低后增加。

(2)大气密度很小,在2000-3000千米的高空,大气的密度已经与星际空间的密度

非常接近一距离地面远,受引力作用小。

3.与人类的关系：

(1)在80-120千米的高空,多数流星体会燃烧,形成流星现象。

(2)80-500千米有若干电离层，电离层能反射短波无线电波，对无线电通信有重

要作用。

(设计意图)通过对流层、平流层和高层大气的特征及其成因的学习，掌握大气

垂直分层对人类活动的影响，明确人类活动对大气特征的应用。

实践活动

(方向与建议)

1.在家长陪同下,进行一次爬山体验,切身体会大气变化。

2.查找高原反应的资料,明确其成因及应对措施。

（解释和实践能力）通过户外爬山的切身体验和对高原反应资料的查阅,理解不

同海拔大气的变化。

教学评价

（设计意图）针对课堂教学,用习题的方式及时地对大气的垂直分层知识进行针

对性的测评,可以实时了解学生对这一知识点的掌握,为进一步提升教学效果提

供帮助。

板书设计

第1节大气的组成加垂直分层

一、大气组成

1.大气组成

2.大气各组成成分的作用

二、大气的垂直分层

1.对流层

2.平流层

3.高层大气

（以学定教）本节知识点较为条理，通过板书架构各知识点之间关系，明确大气

的组成及其垂直分层，便于教师教学活动的顺利展开和学生知识结构的建构。

教学反思

根据本节教材对知识、能力和价值观念的要求,本课将重点安排在对读图技

能的训练,以及人地协调观念的树立等方面。读图技能的训练主要通过大气垂直

分层示意图完成,无论是了解大气的组成还是大气的垂直分布,都注意与学生的

生活实际相联系,从感性知识入手,使学生更容易接受,并由浅入深,引导学生分

析大气各组成部分所起的作用、各层大气气温分布特点以及大气运动状况、与

人类的关系等,在分析的过程中,使学生感受到人类与大气之间相互影响的关系,

明确人地应该协调发展的道理。

（以学定教）教师课后及时评析课堂效果,针对课堂教学中出现的问题,如在学

习臭氧的作用时,应根据学生的学习背景差异做教学方法的调整，同时针对学生

往往重结果轻过程的学习特点,应加强学习指导。

第三部分：本节学习评价一巩固学科素养

【学习目标分析】

学科知识学科能力学科素养

1.利用大气垂直分层示意图，知道大气垂直

分层的依据，理解每层的特点及其与人类活

综合思维、区

动的关系,并对其进行概括和归纳；

1.大气的组成；域认知、地理

2.结合大气成分的主要作用，综合分析大气

2.大气的垂直实践力、人地

分层层气温变化和大气运动的原因；

协调观

3.结合现实环保案例，解释说明保护大气环

境的必要性和重要性。

【深度学习建议】

二氧化碳、水汽、尘埃虽然在大气成分中所占的量不多，但其对人类的影响较大,

并且与后面的全球气候变暖、大气受热过程有着密切的联系。对流层高度的时

空变化与后面的热力环流也有着密切的联系。学生学习时,可以提前了解这些知

识点间的联系,为后期的学习进行铺垫。同时,也有助于学生知识体系的构建。

【学习评价任务】

任务一知-能迁移评价:在大气中C02浓度增大的原因及其影响、固体杂质

的作用等必备知识的深度探究中,提升综合和推论、解释和实践以及比较和关联

能力。

任务二能-知渗透评价:运用综合和推论能力分析对流层高度变化的原因，

巩固区域认知素养。

任务三学科素养评价:在分析大气成分变化的原因以及大气的垂直分层的

相关题型中运用解释和实践、比较和关联能力解决问题，巩固人地协调观、区域

认知和综合思维素养。

【典型评价设计】

♦任务一：知-能迁移评价♦

必备知识深度探究

（探究点D大气中CO?浓度增大的原因及其影响

近年来，近地面大气中CO?的浓度变化总体呈增长趋势。这是自然和人类活

动综合作用的结果,也存在时空差异。

1.原因

主要是人为原因造成的，比如化石燃料的大量使用森林的砍伐,草原的破坏,

农田利用方式的改变,特别是化石燃料的燃烧的影响最大。

2.影响

C02能吸收红外线,使大气增温,其排放量的增加会加剧地球上的温室效应，

使全球气候变暖。同时，大气C02浓度的升高也会产生许多环境和生态的问题，

改变环境条件,影响生态系统碳平衡,加速碳的转化。

（探究点2）大气中固体杂质的作用

1.影响大气温度,产生阳伞效应。

存在于大气中的颗粒物,一方面反射部分太阳光减少阳光的入射,从而降低

地表温度;另一方面也能吸收地面辐射到大气中的热量,起着保温作用。两者相

比,前者大于后者，因此总的效应是使气温降低大气中的颗粒物来自大自然和人

类活动，如土壤、岩石粉屑、火山喷出物、林火灰烬、海盐微粒等自然之物;人

为颗粒物有化石燃料燃烧、露天采矿、建筑尘土、耕种作业等。也有来自二次

污染物、如大气中的二氧化硫、氮氧化物、碳氢化合物等在大气中进行一系列

的化学反应后的产物。

2.作为凝结核,促进云雨形成。

大气中的水汽能在其上凝结而成小水滴的悬浮微粒,通常称凝结核。凝结核

能促进云雨形成;悬浮在大气中的微粒都能在不同程度上起凝结核的作用。

3.影响呼吸系统,损害人体健康。

♦任务二：能-知渗透评价♦

学习能力深度探究

（综合和推论能力）对流层高度变化的分析

对流层的高度与纬度、季节有关,根本原因是与地面温度有关,地面温度越高,

对流层高度越高。用引起对流层高度变化的知识来解释实际案例中对流层高低

变化规律。

1.低纬高,高纬低，中纬变化大

在低纬度地区为17-18千米,在高纬度地区仅为8-9千米。对流层的大气上

部冷、下部热，有利于大气的对流运动。低纬度地区受热多，对流旺盛，对流层所

达高度就高。高纬度地区受热少,对流弱，对流层所达高度就低。中纬度受热情

况季节差异大,对流情况变化大,对流层所达高度变化也大。

2.同一地区,夏季高,冬季低

同一地区,夏季受热多,对流旺盛,对流层所达高度就高。冬季受热少,对流弱,

对流层所达高度就低。

3.思维导图

地面接受热量-----—►对流运动---―--►对流层高度

多旺盛高

少弱低

变化大变化大变化大

♦任务三：学科素养评价♦

(考情分析)本节内容主要包括大气的组成和大气垂直分层。在高考中,从考查

内容上看,侧重考查大气成分组成对人类活动和自然地理环境的影响,人类活动

对大气成分的影响,大气垂直分层中各层的特点及其与人类活动的关系；从考查

形式上看，多以各类大气组成和分层图表、数据为背景材料来考查影响大气组成

的因素和大气各层与人类的关系;从能力考查上看,注重考查综合分析能力。